پمپو - Pumpoo

سعدی جنوبی، کوچه شهید ترابی گودرزی، پلاک 6

چند لیتری بگیریم؟ – راهنمای محاسبه حجم مخزن دیافراگمی بوستر بر اساس دبی و تنظیم پرشرسوئیچ

سرفصل های مقاله
اگر با بوسترپمپ‌های آبرسانی سروکار داشته باشید، احتمالاً این صحنه را بارها دیده‌اید: پمپ تا شیر کمی باز می‌شود، روشن می‌شود؛ شیر بسته می‌شود، پمپ خاموش می‌شود؛ چند ثانیه بعد دوباره همان داستان. این استارت‌/استاپ‌های عصبی فقط صدای آزاردهنده و لرزش تولید نمی‌کند؛ در بلندمدت:

  • عمر موتور و کنتاکتور را کاهش می‌دهد،
  • سیل مکانیکی و یاتاقان‌ها را زودتر فرسوده می‌کند،
  • و حتی می‌تواند باعث بالا رفتن مصرف برق شود.

در بسیاری از این موارد، مشکل نه از پمپ است، نه از بوستر پمپ، بلکه از حجم نامناسب مخزن دیافراگمی است؛ مخزنی که یا خیلی کوچک انتخاب شده («بگذار فعلاً این ۲۴ لیتری را ببندیم»)، یا بیش از حد بزرگ و دست و پاگیر است و بخش زیادی از هزینه‌ پروژه را بلعیده است.

این مقاله دقیقاً برای جواب دادن به همین سؤال نوشته شده است:

  • حجم مناسب مخزن دیافراگمی برای یک بوستر آبرسانی چقدر است؟
  • چطور می‌توانیم با یک فرمول ساده و قابل‌فهم، حجم مخزن را بر اساس دبی پمپ و فشارهای Cut-in / Cut-out پرشرسوئیچ حساب کنیم؟
  • چرا بعضی مخزن‌ها عملاً «فقط اسمشان مخزن است» و هیچ‌وقت به‌درستی کار نمی‌کنند؟
  • و در نهایت، تفاوت نگاه در خانه‌ تک‌واحدی، ویلا، ساختمان چندطبقه و بوسترهای صنعتی چیست؟

در طول متن، سعی می‌کنیم از فرمول تا تجربه‌ اجرایی را کنار هم بیاوریم؛ یعنی هم به زبان فیزیک توضیح بدهیم داخل مخزن چه اتفاقی می‌افتد، هم به زبان کارگاهی بگوییم چرا «مخزن کوچک و Cut-in/Out بدتنظیم»، دشمن پنهان بوستر شماست.

نقش واقعی مخزن دیافراگمی در بوستر چیست؟

قبل از فرمول، باید دقیقاً بدانیم مخزن دیافراگمی قرار است چه مشکلی را حل کند. در بوسترپمپ‌های کنترل‌شونده با پرشرسوئیچ، مخزن دیافراگمی سه نقش اصلی دارد:

  1. کاهش تعداد استارت/استاپ پمپ در مصارف کم و نشت‌های جزئی؛
  2. کاهش نوسان فشار بین Cut-in و Cut-out؛
  3. کاهش ضربه‌ قوچ و نرم‌تر شدن رفتار هیدرولیکی شبکه.

اگر مخزن خیلی کوچک باشد، در دبی‌های کم (مثلاً یک شیر چکه‌کن یا یک فلاش‌تانک)، خیلی سریع پر و خالی می‌شود و پمپ مدام روشن و خاموش می‌شود. اگر مخزن بیش از حد بزرگ باشد، در ظاهر ضرری ندارد، اما:

  • هزینه‌ اولیه‌ بالا،
  • فضای اشغال‌شده،
  • سختی هواگیری و تنظیم پیش‌فشار،
  • و در برخی سیستم‌ها، ناپایداری کنترل فشار در صورت تنظیم غلط

را به‌همراه دارد. هدف ما این است که مخزن را «نه خیلی کوچک، نه خیلی بزرگ» انتخاب کنیم؛ حجمی که:

  • تعداد استارت‌ها را در حد قابل قبول نگه دارد،
  • و در عین حال در قالب بودجه و فضای پروژه هم بگنجد.

چند تعریف کلیدی: Cut-in، Cut-out و پیش‌فشار

برای این‌که فرمول حجم مخزن را بفهمیم، باید سه فشار را بشناسیم:

۱. فشار Cut-in (Pon)

فشاری است که در آن پرشرسوئیچ به پمپ فرمان روشن شدن می‌دهد. مثلاً:

  • اگر پرشرسوئیچ روی ۳ بار Cut-in تنظیم شده باشد، وقتی فشار شبکه به زیر ۳ بار برسد، پمپ روشن می‌شود.

۲. فشار Cut-out (Poff)

فشاری است که در آن پمپ خاموش می‌شود. مثلاً:

  • اگر Cut-out روی ۴.۵ بار باشد، وقتی بعد از بسته شدن شیرها، فشار به ۴.۵ برسد، پمپ خاموش می‌شود.

اختلاف بین این دو فشار، همان «هیسترزیس» پرشرسوئیچ است؛ هرچه اختلاف بیشتر باشد:

  • نوسان فشار برای کاربر بیشتر است،
  • اما مخزن می‌تواند حجم بیشتری بین این دو سطح فشار آزاد کند،
  • و تعداد استارت‌ها کمتر می‌شود.

۳. پیش‌فشار مخزن (P0)

مخزن دیافراگمی قبل از پرشدن با آب، با هوا یا نیتروژن باد می‌شود. این فشار اولیه را پیش‌فشار می‌نامیم. به طور معمول:

  • پیش‌فشار را کمی پایین‌تر از Cut-in تنظیم می‌کنند؛ مثلاً اگر Cut-in = ۳ بار باشد، پیش‌فشار را روی ۲.۷–۲.۸ بار تنظیم می‌کنند.

علت این است که:

  • اگر پیش‌فشار خیلی پایین باشد، مخزن در فشارهای معمولی تقریباً کاملاً پر از آب می‌شود و تاثیرش در کاهش استارت‌ها کم می‌شود،
  • اگر پیش‌فشار خیلی بالا باشد، مخزن در فشارهای پایین‌تر عملاً آب کمی به خود می‌گیرد و باز کارآیی‌اش کم می‌شود.

بنابراین، تنظیم درست پیش‌فشار به اندازه‌ خود حجم مخزن، روی عملکرد سیستم تاثیر دارد.

رفتار گاز در مخزن؛ نگاهی خیلی ساده به فیزیک ماجرا

در مخزن دیافراگمی، یک طرف دیافراگم آب است و طرف دیگر گاز (هوا یا نیتروژن). اگر فرض کنیم:

  • دما ثابت است،
  • و رفتار گاز ایده‌آل است،

قانون ساده‌ای داریم:

P × V = ثابت

یعنی وقتی آب وارد مخزن می‌شود:

  • حجم گاز کم می‌شود،
  • و فشار آن بالا می‌رود.

در فشار Cut-out:

  • حجم گاز حداقل است،
  • و حجم آب داخل مخزن حداکثر.

در فشار Cut-in:

  • حجم آب داخل مخزن کمتر شده (چون بخشی مصرف شده)،
  • و حجم گاز بزرگ‌تر است.

حجمی از آب که مخزن بین Cut-out و Cut-in می‌تواند به شبکه تحویل بدهد، همان چیزی است که به آن حجم مفید (Draw-off Volume) می‌گوییم؛ و این همان حجمی است که به کاهش استارت کمک می‌کند.

قدم اول sizing: چند دقیقه می‌خواهیم پمپ روشن بماند؟

تا این‌جا هنوز درباره‌ حجم مخزن صحبت نکردیم؛ اولین پارامتر برای حجم، ربطی به مخزن ندارد، ربط دارد به موتور پمپ و دفعات استارت مجاز.

محدودیت استارت موتور

سازندگان موتور معمولاً یک حداکثر «تعداد استارت در ساعت» پیشنهاد می‌کنند؛ مثلاً:

  • برای موتورهای دور تند (۲ پل) حدود ۲۰–۳۰ استارت در ساعت،
  • برای موتورهای دور کند (۴ پل) گاهی کمتر.

استارت زیاد یعنی:

  • جریان راه‌اندازی بالا،
  • گرمای زیاد در سیم‌پیچ،
  • و خستگی مکانیکی بیشتر.

یک راه ساده این است که بگوییم: «من می‌خواهم پمپ، وقتی روشن شد، حداقل t دقیقه روشن بماند و بین استارت‌ها حداقل همین t دقیقه فاصله باشد.» مثلاً:

  • اگر t = ۱ دقیقه باشد، حداکثر ۳۰ استارت در ساعت،
  • اگر t = ۲ دقیقه باشد، حداکثر ۱۵ استارت در ساعت،
  • اگر t = ۳ دقیقه باشد، حداکثر ۱۰ استارت در ساعت.

این‌که t را چند بگیرید، به نوع موتور، سازنده و حساسیت پروژه بستگی دارد؛ اما در بوسترهای خانگی و کوچک، معمولاً t = ۱ تا ۲ دقیقه معقول است، و در بوسترهای بزرگ‌تر، t = ۲ تا ۳ دقیقه یا بیشتر پیشنهاد می‌شود.

حجم مفید مورد نیاز مخزن بر اساس دبی و زمان

اگر پمپ شما در نقطه‌ کار، دبی واقعی Q (بر حسب مترمکعب بر ساعت) دارد و می‌خواهید پمپ حداقل t دقیقه روشن بماند، حجم آبی که مخزن باید در این مدت «میانگین» بتواند تامین کند، تقریباً:

Vdraw ≈ Q × (t / 60)

است؛ چون t بر حسب دقیقه است و یک ساعت ۶۰ دقیقه. مثلاً:

مثال ۱: پمپ ۵ m³/h، t = ۲ دقیقه

  • Q = ۵ m³/h،
  • t = ۲ دقیقه.

پس:

Vdraw = ۵ × (۲ / ۶۰) ≈ ۰.۱۷ m³ ≈ ۱۷۰ لیتر.

یعنی می‌خواهیم مخزن دیافراگمی بین Cut-out و Cut-in حدود ۱۷۰ لیتر آب مفید در اختیار سیستم قرار بدهد. این هنوز «حجم کل مخزن» نیست، فقط حجم آبی است که باید در این بازه‌ فشار قابل تحویل باشد.

قدم دوم sizing: رابطه‌ بین حجم مفید و حجم کل مخزن

حالا باید بدانیم برای این‌که مخزن بتواند Vdraw لیتر آب بین دو فشار Cut-out و Cut-in تحویل بدهد، حجم کل مخزن (Vtank) چقدر باید باشد. این‌جا قانون گاز ایده‌آل و نسبت فشارها به کمک می‌آید.

تقریب ساده برای مخزن دیافراگمی

اگر بخواهیم خیلی ساده کنیم و:

  • فشارها را به‌صورت گیج (bar) از روی مانومتر بخوانیم،
  • و اثر فشار اتمسفر را به‌صورت تقریبی لحاظ کنیم،

می‌توانیم از رابطه‌ی تقریبی زیر استفاده کنیم:

Vtank ≈ Vdraw × (Poff + 1) / (Poff – Pon)

که در آن:

  • Poff: فشار Cut-out (bar)،
  • Pon: فشار Cut-in (bar)،
  • «+۱» برای تبدیل فشار گیج به فشار مطلق؛ چون قانون گاز با فشار مطلق کار می‌کند.

این فرمول در منابع مختلف با شکل‌های کمی متفاوت دیده می‌شود، اما به‌عنوان یک راهنمای ساده، تصویر خوبی می‌دهد.

ادغام دو قدم: فرمول مستقیم از Q، t و فشارها

اگر Vdraw را از رابطه‌ قبلی جایگذاری کنیم، داریم:

Vtank ≈ Q × (t / 60) × (Poff + 1) / (Poff – Pon)

به این ترتیب، برای یک پمپ با دبی Q و فشارهای Cut-in و Cut-out مشخص، می‌توانید با انتخاب t (حداقل زمان کار هر استارت)، حجم تقریبی مخزن را حساب کنید.

مثال کامل محاسبه حجم مخزن

بیایید مثال را کامل کنیم:

  • پمپ با دبی واقعی در نقطه‌ کار: Q = ۵ m³/h،
  • Cut-in = ۳ bar،
  • Cut-out = ۴.۵ bar،
  • زمان مطلوب هر استارت: t = ۲ دقیقه.

قدم اول: حجم مفید:

Vdraw = ۵ × (۲ / ۶۰) ≈ ۰.۱۷ m³ ≈ ۱۷۰ لیتر.

قدم دوم: حجم کل مخزن:

Vtank ≈ ۰.۱۷ × (۴.۵ + ۱) / (۴.۵ – ۳) = ۰.۱۷ × ۵.۵ / ۱.۵ ≈ ۰.۱۷ × ۳.۶۷ ≈ ۰.۶۲ m³ ≈ ۶۲۰ لیتر.

یعنی برای این پمپ و این تنظیم فشار، اگر بخواهیم پمپ حداقل ۲ دقیقه روشن بماند، مخزن دیافراگمی حدود ۶۰۰–۶۵۰ لیتری نیاز داریم. اگر بخواهیم t = ۱ دقیقه باشد، حجم مخزن تقریباً نصف می‌شود (حدود ۳۰۰–۳۵۰ لیتر).

در سیستم‌های کوچک خانگی، معمولاً دبی کمتر و اختلاف فشار کوچک‌تر است؛ بنابراین حجم مخزن به ده‌ها لیتر می‌رسد، نه صدها. ولی همین فرمول، منطق کلی sizing را به شما می‌دهد.

نقش تنظیم Cut-in/Out در نتیجه‌ حجم مخزن

فرمول بالا نشان می‌دهد که حجم مخزن علاوه بر Q و t، به نسبت فشارها هم وابسته است. دقت کنید:

  • هرچه اختلاف (Poff – Pon) بیشتر باشد، مخرج بزرگ‌تر و Vtank کوچکتر می‌شود؛ یعنی با اختلاف فشار بیشتر، حجم مفید بیشتری از همان مخزن می‌گیرید.
  • اما اختلاف فشار خیلی زیاد، نوسان فشار را برای کاربر زیاد می‌کند؛ مثلاً اگر Cut-in = ۲ و Cut-out = ۵ باشد، فشار بین ۲ تا ۵ بار نوسان می‌کند؛ دوش گرفتن با این وضعیت اصلاً خوشایند نیست.

پس انتخاب Cut-in/Out خودش یک trade-off است:

  • اختلاف فشار کم → راحتی بیشتر کاربر، استارت بیشتر، نیاز به مخزن بزرگ‌تر
  • اختلاف فشار زیاد → نوسان فشار بیشتر، استارت کمتر، امکان استفاده از مخزن کوچکتر

معمولاً در بوسترهای خانگی:

  • اختلاف ۱ تا ۱.۵ بار بین Cut-in و Cut-out انتخاب می‌شود،
  • و سپس با توجه به توان موتور و تعداد استارت مجاز، حجم مخزن مناسب تعیین می‌شود.

حجم مخزن در بوستر کوچک خانگی چقدر می‌شود؟

بیایید یک سناریوی واقع‌بینانه‌تر برای خانه‌ تک‌واحدی را بررسی کنیم:

  • پمپ خانگی با دبی حدود Q = ۲ m³/h،
  • Cut-in = ۲.۵ bar،
  • Cut-out = ۳.۵ bar،
  • زمان مطلوب هر روشن شدن، t = ۱ دقیقه.

قدم اول:

Vdraw = ۲ × (۱ / ۶۰) ≈ ۰.۰۳۳ m³ ≈ ۳۳ لیتر.

قدم دوم:

Vtank ≈ ۰.۰۳۳ × (۳.۵ + ۱) / (۳.۵ – ۲.۵) = ۰.۰۳۳ × ۴.۵ / ۱ ≈ ۰.۱۵ m³ ≈ ۱۵۰ لیتر.

نتیجه: اگر بخواهید این پمپ خانگی به‌طور میانگین در هر استارت حداقل ۱ دقیقه روشن بماند، مخزن ۱۰۰ لیتری هم کمی کوچک است و مخزن ۱۵۰ لیتری بهتر جواب می‌دهد. در عمل، خیلی‌ها برای همین سیستم یک مخزن ۲۴ یا ۵۰ لیتری می‌گذارند؛ تخمینی ساده نشان می‌دهد چرا پمپ در چنین سیستم‌هایی مدام روشن و خاموش می‌شود.

البته در خانه‌ تک‌واحدی، ممکن است سازنده به دفعات استارت پایین‌تری قانع باشد (مثلاً t = ۳۰ ثانیه)، یا پمپ کوچک‌تری استفاده کند؛ اما این مثال کمک می‌کند حس عددی نسبت به حجم مخزن پیدا کنید.

خانه، ویلا، ساختمان؛ تفاوت نگاه به حجم مخزن

فرمول یکی است، اما فلسفه‌ انتخاب حجم مخزن در سه مقیاس، متفاوت است:

۱. خانه‌ تک‌واحدی و ویلا

  • دبی پمپ کم است (۱–۳ m³/h)،
  • مصرف در طول روز پراکنده است، اما کارکرد مداوم طولانی نداریم،
  • تعداد استارت موتور تا حدی می‌تواند زیادتر باشد (مثلاً ۲۰–۳۰ استارت در ساعت)،
  • فضای نصب مخزن محدود است.

در این سیستم‌ها، مخزن‌هایی با حجم ۲۴، ۵۰، ۸۰ و ۱۰۰ لیتر زیاد دیده می‌شوند. انتخاب درست بین این‌ها باید بر اساس همان Q و Cut-in/Out و تعداد استارت قابل قبول باشد؛ نه صرفاً «چیزی که روی پکیج نوشته‌اند» یا «چیزی که نصاب همیشه می‌گذارد».

۲. ساختمان چندواحدی و بوسترهای مشترک

  • دبی پمپ بالاتر است (۵–۲۰ m³/h)،
  • بوستر ممکن است ساعت‌های زیادی در روز کار کند،
  • تعداد استارت زیاد، استهلاک سیستم را بالا می‌برد و هزینه‌ تعمیرات را زیاد می‌کند،
  • بنابراین پایان‌کار اقتصادی، وابسته به sizing صحیح مخزن است.

در این پروژه‌ها، مخزن دیافراگمی ۲۴–۱۰۰ لیتری تقریباً همیشه کوچک است؛ معمولاً مخازن ۲۰۰، ۳۰۰، ۵۰۰ و ۱۰۰۰ لیتری وارد بحث می‌شوند. اگر بوستر چندپمپی و دبی بالا باشد، ممکن است به چند مخزن موازی یا مخزن چند هزار لیتری هم نیاز باشد.

۳. بوسترهای صنعتی و آبیاری

  • مصرف می‌تواند بسیار متغیر باشد (دوره‌های آبیاری، شست‌وشو، مصرف صنعتی)،
  • پمپ‌ها ممکن است در برخی ساعات با دبی نزدیک به نامی، و در ساعات دیگر در دبی‌های جزئی کار کنند،
  • در بسیاری از این سیستم‌ها، به سمت کنترل دور (VFD) می‌رویم و نقش مخزن دیافراگمی، بیشتر روی کنترل ضربه‌ قوچ و نوسانات کوتاه می‌آید.

در چنین پروژه‌هایی، حجم مخزن فقط با فرمول فوق تعیین نمی‌شود؛ ترکیبی از ملاحظات ضربه‌ قوچ، استارت پمپ‌های کمکی، ثابت نگه داشتن فشار و طراحی هیدرولیکی کلی سیستم در نظر گرفته می‌شود.

ارتباط حجم مخزن و استفاده از اینورتر

در سیستم‌هایی که پمپ با اینورتر کنترل می‌شود، یعنی فشار خروجی را با تغییر دور پمپ ثابت نگه می‌داریم، نقش مخزن دیافراگمی از «کاهش استارت» به سه نقش دیگر تغییر می‌کند:

  • کم کردن نوسانات کوتاه در فشار،
  • جذب ضربه‌ قوچ،
  • پاسخگویی به دبی‌های بسیار کم بدون این‌که پمپ دائماً با سرعت خیلی پایین خاموش و روشن شود.

در این سیستم‌ها، حجم مخزن معمولاً کمتر از سیستم‌های پرشرسوئیچی است؛ چون اینورتر خودش با تغییر دور، از استارت‌های مکرر جلوگیری می‌کند. اما حذف کامل مخزن، معمولاً توصیه نمی‌شود؛ داشتن یک مخزن کوچک (مثلاً ۲۴–۱۰۰ لیتر در سیستم‌های کوچک و چندصد لیتر در سیستم‌های بزرگ) به آرام‌سازی سیستم کمک می‌کند.

چند خطای رایج در انتخاب و تنظیم مخزن دیافراگمی

حتی اگر حجم مخزن درست محاسبه شده باشد، چند اشتباه رایج می‌تواند عملکرد آن را خراب کند:

۱. تنظیم نبودن یا تغییرکردن پیش‌فشار

  • پیش‌فشار مخزن با گذشت زمان (نشتی از ولو یا دیافراگم) کاهش می‌یابد،
  • اگر مراجعات دوره‌ای برای بررسی و تنظیم مجدد پیش‌فشار انجام نشود، مخزن در فشارهای کاری بخش زیادی از حجمش را از دست می‌دهد،
  • نتیجه این است که حتی مخزن بزرگ هم مثل یک مخزن کوچک عمل می‌کند.

به‌طور معمول، توصیه می‌شود حداقل سالی یک بار، پیش‌فشار مخزن در حالت کاملاً خالی از آب، با گیج دقیق بررسی و تنظیم شود.

۲. اتصال مخزن در نقطه‌ نامناسب شبکه

  • اگر مخزن در جایی از شبکه نصب شود که افت فشار موضعی (مثلاً پشت شیر یک‌طرفه یا شیر تنظیم) زیاد است، پمپ «فشار واقعی در مصرف‌کننده» را نمی‌بیند،
  • پرشرسوئیچ هم دقت خود را از دست می‌دهد،
  • و عملکرد مخزن و پمپ با آنچه طراحی شده، متفاوت می‌شود.

بهترین کار، نصب مخزن در نزدیکی همان نقطه‌ای است که پرشرسوئیچ یا سنسور فشار برای کنترل بوستر نصب شده است؛ معمولاً روی کلکتور رانش اصلی.

۳. استفاده از چند مخزن کوچک پراکنده، به جای یک مخزن مناسب

گاهی به‌جای انتخاب یک مخزن با حجم کافی، چند مخزن کوچک در نقاط مختلف نصب می‌شود؛ نتیجه:

  • هیدرولیک سیستم پیچیده‌تر می‌شود،
  • کنترل فشار و رفتار transient سخت‌تر می‌شود،
  • و از همه مهم‌تر، نگهداری و تنظیم پیش‌فشار چندین مخزن کار را دشوارتر می‌کند.

اگر دلیل قوی (مثل محدودیت فضا در یک نقطه) وجود ندارد، یک یا دو مخزن بزرگ‌تر در نقطه‌ مناسب، بهتر از چندین مخزن کوچک پراکنده است.

چک‌لیست سریع برای انتخاب حجم مخزن دیافراگمی بوستر

  1. دبی واقعی پمپ در نقطه‌ کار (Q) را مشخص کنید؛ از منحنی پمپ، نه فقط از «ظرفیت نامی روی بروشور».
  2. فشارهای Cut-in (Pon) و Cut-out (Poff) را بر اساس نیاز فشار در مصرف‌کننده و ارتفاع ساختمان و افت‌ها تعیین کنید.
  3. حداکثر تعداد استارت مجاز موتور و زمان مطلوب هر استارت (t) را انتخاب کنید؛ مثلاً t = ۱–۲ دقیقه.
  4. با رابطه‌ Vdraw = Q × (t / ۶۰)، حجم مفید مورد نیاز بین دو فشار را حساب کنید.
  5. با رابطه‌ Vtank ≈ Vdraw × (Poff + ۱) / (Poff – Pon)، حجم تقریبی مخزن را به‌دست آورید.
  6. به‌صورت مهندسی، یک سایز رُند استاندارد بالاتر از مقدار محاسبه شده انتخاب کنید (مثلاً اگر ۱۵۰ لیتر درآمد، ۲۰۰ لیتری انتخاب کنید).
  7. پیش‌فشار مخزن را کمی پایین‌تر از Cut-in تنظیم کنید (مثلاً ۰.۲–۰.۳ بار کمتر).
  8. محل نصب مخزن را نزدیک کلکتور رانش و نقطه‌ اندازه‌گیری فشار انتخاب کنید.
  9. در بهره‌برداری، تعداد استارت‌ها را زیرنظر بگیرید؛ اگر بیش از انتظار است، تنظیمات Cut-in/Out و پیش‌فشار را بازبینی کنید.

اگر این چند گام ساده را رعایت کنید، مخزن دیافراگمی از یک «قطعه‌ تزئینی» به بخش مهمی از طراحی بوستر تبدیل می‌شود؛ قطعه‌ای که توازن بین عمر پمپ، آسایش کاربر و هزینه‌ انرژی را برقرار می‌کند.

اگر به‌دنبال ارتقای سیستم آبرسانی، کاهش مصرف انرژی یا انتخاب مدل مناسب برای چاه، بوستر یا ویلا هستید، بخش خرید پمپ آب در سایت پمپو به شما کمک می‌کند بین برندها، تیپ‌ها و منحنی‌های مختلف، بهترین گزینه را بر اساس دبی، هد و شرایط نصب خود انتخاب کنید.

بهتر است نه. تعداد واحدها فقط شاخصی برای برآورد مصرف کلی است؛ حجم مخزن باید بر اساس دبی واقعی پمپ، فشارهای Cut-in/Out و تعداد استارت مجاز انتخاب شود. ممکن است دو ساختمان ۲۰ واحدی با پمپ‌های متفاوت، به حجم مخزن‌های متفاوتی نیاز داشته باشند.
این فرمول یک تقریب مهندسی بر اساس مدل گاز ایده‌آل و استفاده از فشارهای گیج است. برای بیشتر پروژه‌های ساختمانی و بوسترهای معمول، دقت آن کافی است. در کاربردهای بسیار حساس (مثلاً آزمایشگاهی یا فرایندی خاص)، ممکن است نیاز به مدل‌سازی دقیق‌تر با فشار مطلق، دمای متغیر و رفتار واقعی دیافراگم باشد.
با نزدیک شدن Poff و Pon، اختلاف (Poff–Pon) در مخرج فرمول کوچک می‌شود و برای یک Vdraw ثابت، حجم مخزن مورد نیاز بزرگ‌تر می‌شود. یعنی اگر نوسان فشار کمتر بخواهید، باید مخزن بزرگ‌تری داشته باشید تا همچنان تعداد استارت‌ها در حد قابل قبول بماند.
قاعده‌ معمول این است که پیش‌فشار را حدود ۰.۲ تا ۰.۳ بار پایین‌تر از فشار Cut-in تنظیم کنیم. مثلاً: اگر Cut-in = ۳ بار است، پیش‌فشار ≈ ۲.۷–۲.۸ بار. این تنظیم کمک می‌کند مخزن در محدوده‌ فشار کاری، به‌خوبی از حجم مفیدش استفاده کند و همزمان در فشارهای پایین‌تر کاملاً خالی نباشد.
نه لزوماً. در سیستم‌های VFD، نقش مخزن از «کاهش استارت» به «کاهش نوسان و ضربه‌ قوچ» تغییر می‌کند. معمولاً می‌توان از مخزن‌های کوچکتر استفاده کرد؛ اما حذف کامل مخزن توصیه نمی‌شود؛ داشتن یک مخزن کوچک (مثلاً ۲۴–۱۰۰ لیتر در سیستم‌های کوچک) به پایداری فشار و حفاظت در برابر شوک‌ها کمک می‌کند.
از نظر حجم هندسی، بله؛ مجموعشان ۹۶ لیتر است. اما از نظر رفتار هیدرولیکی و نگهداری، چند مخزن کوچک پراکنده: هواگیری و تنظیم پیش‌فشار را پیچیده‌تر می‌کند، در صورت تنظیم نبودن یکی از مخزن‌ها، کل سیستم را تحت تاثیر قرار می‌دهد، و لزوماً مانند یک مخزن یکپارچه کنار نقطه‌ کنترل فشار عمل نمی‌کند. اگر محدودیت خاصی ندارید، یک مخزن بزرگ در نقطه‌ مناسب، معمولاً بهتر از چند مخزن کوچک پراکنده است.
مهم‌ترین پیامد، افزایش تعداد استارت/استاپ پمپ است؛ به‌خصوص در دبی‌های کم. این استارت‌های مکرر: سیم‌پیچ موتور را گرم‌تر می‌کند، به کنتاکتور و کلیدها فشار بیشتری وارد می‌کند، ممکن است به خاطر جریان راه‌اندازی زیاد، باعث افت ولتاژ و ایجاد مشکل برای سایر تجهیزات شود، و در بلندمدت، عمر کل سیستم را کاهش می‌دهد.
از نظر فنی، معمولاً نه؛ اما: هزینه‌ اولیه بالا می‌رود، فضای بیشتری اشغال می‌شود، هواگیری و تنظیم پیش‌فشار حساس‌تر می‌شود، در برخی سیستم‌ها، اگر Cut-in/Out بد تنظیم شود، فشار در مدت طولانی در حد بالا نگه داشته می‌شود که ممکن است برای بخشی از شبکه ایده‌آل نباشد. لذا «بزرگ‌تر همیشه بهتر» نیست؛ باید حجم معقول و بهینه انتخاب شود.
بعضی دستورهای تجربی مثل «X لیتر به ازای هر اسب بخار» در بازار گفته می‌شود، اما این روش‌ها دبی واقعی، فشارهای Cut-in/Out و تعداد استارت مجاز را در نظر نمی‌گیرند. استفاده از فرمول بر اساس Q و t، تصویری دقیق‌تر و قابل دفاع‌تر به شما می‌دهد.
بله، در برخی سیستم‌ها: یک مخزن کوچک نزدیک بوستر برای پوشش نوسانات سریع و کاهش ضربه‌ قوچ، و یک مخزن بزرگ‌تر در نقطه‌ دیگر (مثلاً روی رایزر ساختمان) برای کمک به تعادل فشار، به‌صورت آگاهانه طراحی می‌شود. اما این موضوع باید با محاسبات و تحلیل مدار انجام شود؛ نصب دو مخزن بدون منطق، لزوماً مفید نیست.
نوع دیافراگم بیشتر از نظر سازگاری شیمیایی با آب، دما و طول عمر اهمیت دارد؛ تأثیر آن بر حجم مفید، در محدوده‌ فشارهای معمول ساختمان، نسبت به عوامل دیگر (مثل فشارها و Q) کوچک است. برای محاسبه‌ حجم، می‌توان فرض کرد همه‌ مخزن‌ها رفتار مشابهی دارند و از همان فرمول استفاده کرد.
نیتروژن: کمتر در آب حل می‌شود، واکنش‌پذیری شیمیایی کمتری دارد، و در بعضی طراحی‌ها کمک می‌کند پیش‌فشار در طول زمان کمتر افت کند. اما در کاربردهای ساختمانی معمول، استفاده از هوا (با تنظیم دوره‌ای) کافی است؛ نیتروژن بیشتر در سیستم‌های صنعتی ویژه استفاده می‌شود.
در سیستم‌های آتش‌نشانی، مخازن تحت فشار ممکن است برای جبران نشتی‌ها و حفظ فشار آماده‌باش استفاده شوند، اما حجم‌های ذخیره‌ اصلی آب و منطق طراحی آن‌ها بر اساس استانداردهای آتش‌نشانی و سناریوهای حریق تعیین می‌شود. فرمول ساده‌ ما برای بوسترهای آبرسانی مصرفی است، نه برای مخازن ذخیره‌ آتش‌نشانی.
بهترین محل برای نصب مخزن، نزدیک همان نقطه‌ای است که فشار برای کنترل بوستر اندازه‌گیری می‌شود؛ معمولاً کلکتور رانش. اگر مخزن دورتر نصب شود، افت فشارها و تاخیر در انتقال فشار به پرشرسوئیچ یا سنسور، می‌تواند کنترل را ناپایدار کند. لذا توصیه می‌شود مخزن تا حد امکان به کلکتور و پرشرسوئیچ نزدیک باشد.
بله، برخی طراحی‌ها مخازن تحت فشار را در طبقات بالا به‌عنوان بالانس‌کننده‌ فشار رایزرها استفاده می‌کنند. اما این کار نیازمند تحلیل دقیق فشار در طبقات، تنظیم Cut-in/Out مناسب و توجه به مسئله‌ هواگیری است. معمولاً در ساختمان‌های معمول، مخزن روی خط خروجی بوستر در موتورخانه نصب می‌شود و نیازی به مخزن طبقات نیست.
خیر. مخزن دیافراگمی «زیر فشار» است و برای جبران نوسان فشار و حجم‌های کوتاه‌مدت طراحی شده است؛ مخزن ذخیره حجم زیادی آب را برای زمان قطعی شبکه یا پیک مصرف نگه می‌دارد. این دو نقش را نباید با هم اشتباه گرفت؛ در بسیاری سیستم‌ها، هر دو نوع مخزن لازم است.
از نظر فنی، می‌توانید پمپ را مستقیم با پرشرسوئیچ یا سنسور کنترل کنید، اما: هر باز و بسته شدن کوتاه شیر، پمپ را روشن و خاموش می‌کند، صدای استارت، استهلاک و مصرف انرژی بیشتر می‌شود، و احتمالاً تجربه‌ کاربری خوبی نخواهید داشت. حتی در ویلاهای کوچک، یک مخزن دیافراگمی ۲۴–۵۰ لیتری برای نرم کردن رفتار بوستر بسیار مفید است.
تقریباً همیشه نه. مخزن دیافراگمی باید روی رانش نصب شود تا نوسانات فشار در شبکه را جذب کند. نصب مخزن در مکش می‌تواند باعث پدیده‌های ناخواسته (کشش هوا، رفتار ناپایدار NPSH) شود. به همین دلیل، استانداردها و توصیه‌های سازندگان، نصب مخزن روی رانش را توصیه می‌کنند.
کم کردن دبی پمپ (مثلاً با انتخاب پمپ کوچک‌تر یا محدود کردن خروجی) می‌تواند حجم مفید مورد نیاز را کم کند، اما: ممکن است در اوج مصرف، دبی کافی برای واحدها یا مصرف‌کننده‌ها فراهم نشود، و ممکن است زمان پر شدن مخزن ذخیره یا مخازن دیگر طولانی شود. حجم مخزن و دبی پمپ هر دو باید بر اساس نیاز واقعی سیستم طراحی شوند؛ کوچک کردن یکی نباید صرفاً برای جبران اشتباه در دیگری باشد.
بله، کاربری روی الگوی مصرف اثر می‌گذارد؛ مثلاً: در ساختمان‌های مسکونی، مصرف در صبح و شب پیک دارد، در هتل‌ها، پیک‌ها گسترده‌تر است، در صنایع، ممکن است پمپ برای مدت طولانی با دبی زیاد کار کند. برای الگوهای مصرفی با مصارف بسیار کم و متناوب، نقش مخزن در کاهش استارت مهم‌تر است و ممکن است به حجم بزرگ‌تری نیاز باشد. در سیستم‌های صنعتی با بار پایدار، این اهمیت کمتر است.
مخزن دیافراگمی می‌تواند بخشی از انرژی موج‌های فشاری را جذب کند و ضربه‌ قوچ را کاهش دهد، اما: محل نصب، حجم و تنظیم فشار مخزن همگی مهم‌اند، عوامل دیگری مثل سرعت بسته شدن شیرها، وجود هوا در سیستم، طول خطوط و نوع لوله‌کشی نیز در ضربه‌ قوچ نقش دارند، در برخی سیستم‌ها ممکن است به مخزن‌های مخصوص ضربه‌ قوچ (Surge Vessels) یا سایر ابزارها نیاز باشد.
از نظر فنی، می‌شود، اما: باید فشارها را در نظر بگیرید (ارتفاع بین بوستر و بام)، باید مخزن را از سرما و گرمای شدید محافظت کنید، و باید اطمینان حاصل کنید که پرشرسوئیچ یا سنسور فشار در جای مناسب قرار دارد. در اکثر طراحی‌ها، نصب مخزن نزدیک بوستر در موتورخانه ساده‌تر و ایمن‌تر است.
نه؛ اغلب یک یا دو مخزن مشترک روی کلکتور رانش برای کل بوستر کافی است. کافی است حجم مجموع مخزن‌ها به اندازه‌ای باشد که نیاز کل بوستر را برآورده کند. نصب مخزن جدا برای هر پمپ فقط زمانی مطرح می‌شود که بخواهید پمپ‌ها را کاملاً از هم مستقل کنید؛ که در اکثر بوسترهای ساختمانی لازم نیست.
در این حالت، بهتر است حجم مخزن را برای بدترین حالت (کارکرد On/Off بدون کنترل دور) بسنجید؛ یعنی فرض کنید اینورتر در دسترس نیست و پمپ با پرشرسوئیچ ساده کنترل می‌شود. اگر در آینده اینورتر همیشه در مدار بود، مخزن بزرگ‌تری از حد لازم خواهید داشت که مشکل‌ساز نیست؛ اما اگر اینورتر از مدار خارج شود و مخزن کوچک باشد، استارت‌های مکرر به‌سرعت شما را اذیت خواهند کرد.
سایز اتصال مخزن روی سرعت پر و خالی شدن مخزن اثر دارد؛ اتصال خیلی باریک می‌تواند باعث افت موضعی شود و پاسخ مخزن به تغییرات فشار را کند کند. اما در محاسبه‌ حجم هندسی (لیتر) مخزن، مهم نیست؛ فقط در رفتار transient و dynamic سیستم تاثیر دارد. برای مخازن بزرگ، اتصالات باید متناسب با دبی سیستم انتخاب شوند.
بستگی به طراحی سازنده دارد؛ اما در بسیاری مخازن، نصب عمودی با اتصال از پایین یا کناره توصیه می‌شود تا هوا به‌درستی از سمت بالای مخزن خارج شود. نصب افقی یا مایل، اگر در کاتالوگ اجازه‌ آن داده نشده باشد، می‌تواند باعث به دام افتادن هوا، عملکرد نادرست دیافراگم و کاهش عمر آن شود.
گرچه از نظر مفهومی هر دو «مخزن تحت فشار» هستند، اما منبع انبساط مدار گرمایش باید طبق محاسبات انبساط حرارتی، فشار کاری مدار و استانداردهای مربوطه طراحی شود. در بسیاری موارد، منابع انبساط از نظر ساخت، فشار کاری و استاندارد با مخازن دیافراگمی بوستر متفاوت‌اند. بهتر است هر مدار، از مخزن مخصوص به کاربرد خودش استفاده کند.
در سیستم‌هایی که پمپ ساعت‌های زیادی با دبی نزدیک به نامی کار می‌کند، مخزن نقش اصلی‌اش (کاهش استارت) را کمتر بازی می‌کند؛ اما هنوز: در دبی‌های کم و زمان‌های Standby، و برای کم کردن ضربه‌ قوچ، نقش دارد. بسته به الگوی کارکرد کارواش و تعداد استارت‌ها، می‌توان حجم مخزن را کوچک یا بزرگ‌تر انتخاب کرد، اما حذف کامل مخزن توصیه نمی‌شود.
اگر دبی پمپ کم است (مثلاً زیر ۱ m³/h) و ترافیک مصرف کم است، ممکن است مخزن ۲۴ لیتری برای رسیدن به ۳۰–۶۰ ثانیه زمان کار هر استارت کافی باشد. اما در بوسترهای با دبی بالاتر، ۲۴ لیتر معمولاً فقط نقش کاهش ضربه‌ قوچ دارد و برای کاهش استارت‌ها کافی نیست. استفاده از فرمول Q–t–P به شما نشان می‌دهد آیا ۲۴ لیتر واقعاً پاسخ‌گو است یا نه.
ابتدا تعداد استارت پمپ در یک ساعت معمولی را بشمارید (یا از روی شمارنده‌ تابلو بخوانید). اگر این عدد از حدود ۱۰–۱۵ برای موتورهای کوچک یا ۶–۱۰ برای موتورهای بزرگ بالاتر است، به‌سراغ: اندازه‌گیری دبی واقعی پمپ، بررسی تنظیمات Cut-in/Out، اندازه و وضعیت فعلی مخزن (و پیش‌فشار آن)، بروید. سپس با استفاده از فرمول ساده‌ معرفی‌شده، حجم مناسب مخزن را برآورد کنید و ببینید چقدر با وضعیت موجود فاصله دارد. گاهی فقط با تنظیم Cut-in/Out و پیش‌فشار، مشکل حل می‌شود؛ گاهی هم واقعاً باید مخزن بزرگ‌تری را جایگزین کنید.

این مقاله را برای دوستان خودتون ارسال کنید.

Telegram
WhatsApp
Picture of <a href="https://pumpoo.ir/">فروشگاه پمپو</a>

فروشگاه اینترنتی پمپو: مرجع تعمیرات و فروش انواع پمپ های آب خانگی، کشاورزی و صنعتی

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *